Состав Ti/Si- и Co/Si-структур, сформированных ионно-ассистируемым осаждением

Abstract

В работе обсуждаются экспериментальные результаты по изучению распределения элементов в приповерхностных слоях Ti/Si- и Со/Si-структур, сформированных методом ионно-ассистируемого осаждения в вакууме. Этот метод заключается в осаждении покрытия на подложку, в процессе которого поверхность формируемой структуры облучается пучком ускоренных ионов. Время осаждения покрытий составляло 2 ч при ускоряющем напряжении U = 7 кВ и плотности ионного тока ∼4−5 мкА/см2. В рабочей камере в процессе осаждения покрытий поддерживался вакуум при давлении ~10−2 Па. Средняя скорость нанесения покрытия находилась в пределах 0,2−0,4 нм/мин. Отношение Ji / Jа плотности потока Ji ассистирующих ионов к плотности потока Jа нейтральных атомов составляло 0,1−0,4, что соответствует условию роста покрытия на подложке. Состав и распределение элементов по глубине в сформированных покрытиях изучались методом резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия в сочетании с компьютерным моделированием RUMP и методом резонансных ядерных реакций. Установлено, что при ионно-ассистируемом осаждении на подложки из кремния покрытий на основе хрома или титана формируются поверхностные структуры толщиной ∼100‒150 нм. В состав покрытия входят: атомы осаждаемого металла, атомы из подложки (Si), атомы технологических примесей кислорода, углерода и водорода. Сформированные покрытия содержат ∼15‒20 ат. % водорода в зависимости от параметров осаждения покрытий. Источником атомов технологических примесей в покрытии является летучая фракция углеводородов вакуумного масла диффузионного паромасляного насоса. Концентрация атомов водорода в сформированных структурах уменьшается в ∼1,5‒2 раза при повторных сканированиях образцов пучком анализирующих ионов N+ в экспериментах с применением резонансной ядерной реакции, что связано с дегазацией атомов водорода и его соединений, которые химически слабо связаны с атомами покрытия